段群滔，， 羅立輝，

（1.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，甘肅蘭州 730000； 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

0 引言

自第一次工業(yè)革命以來(lái)，人類(lèi)活動(dòng)范圍和強(qiáng)度的增長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)了過(guò)往任何一個(gè)時(shí)代［1-2］。已有研究顯示，由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，全球五分之一海洋［3］和三分之一保護(hù)區(qū)［4］內(nèi)的生態(tài)受到嚴(yán)重干擾，生物多樣性持續(xù)下降［5］，森林每年凈損失面積330 萬(wàn)公頃［6］，土地管理不善造成侵蝕性土壤損失每年達(dá)240億噸［7］。人類(lèi)活動(dòng)已經(jīng)深刻影響了地球系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，未來(lái)這種影響還將持續(xù)擴(kuò)大和增強(qiáng)。

關(guān)于人類(lèi)活動(dòng)影響的研究，一般認(rèn)為起源于1864 年Marsh［8］在《人與自然》一書(shū)中提出“人類(lèi)活動(dòng)在多大程度上影響了自然的進(jìn)程”這一問(wèn)題。1975 年，Levin［9］通過(guò)對(duì)比土壤實(shí)際侵蝕速率與估算的土壤侵蝕背景值來(lái)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，這是首次有學(xué)者開(kāi)展人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度定量化研究。1989 年，McCloskey 等［10］基于全球?qū)Ш綌?shù)據(jù)，制備了第一個(gè)全球尺度未受人類(lèi)活動(dòng)干擾土地的空間分布數(shù)據(jù)集，同時(shí)也開(kāi)啟了人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化研究的先河。國(guó)內(nèi)有關(guān)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度定量化的研究則始于1998 年，文英［11］基于自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等三方面指標(biāo)評(píng)價(jià)全國(guó)各省的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度。20 世紀(jì)90 年代末期，隨著氣候研究計(jì)劃（WCRP）［12］、地圈生物計(jì)劃（IGBP）［13］、人文因素計(jì)劃（IHDP）［14］和生物多樣性計(jì)劃（DIVERSITAS）［15］等四大研究計(jì)劃都將人類(lèi)活動(dòng)列為重要影響因素，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)各圈層的影響開(kāi)始受到越來(lái)越多的關(guān)注。21 世紀(jì)初，隨著全球環(huán)境問(wèn)題日益突出和“人類(lèi)世”［16］概念的提出，人類(lèi)活動(dòng)已成為全球變化研究中的重點(diǎn)與熱點(diǎn)［17-18］。其中，冰凍圈是地球上最為脆弱和敏感的圈層系統(tǒng)，自2000 年冰凍圈科學(xué)概念提出以來(lái)，人類(lèi)活動(dòng)影響一直是其研究的重要內(nèi)容［19］。

隨著20 世紀(jì)70 年代以來(lái)遙感（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的快速發(fā)展［20］，與氣候變化研究相關(guān)的空間數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集、制備方法、制備速度、時(shí)空分辨率和數(shù)據(jù)質(zhì)量等各方面都得到了極大發(fā)展和提高［21-23］，而與人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)的空間數(shù)據(jù)發(fā)展還較為緩慢。高質(zhì)量的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)有助于更好的理解人類(lèi)活動(dòng)影響的強(qiáng)度和范圍，在當(dāng)前全球氣候變化背景下［24］，也將有助于分辨人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化對(duì)地球系統(tǒng)的影響，對(duì)于調(diào)控人類(lèi)活動(dòng)、促進(jìn)全球和區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展都具有重要現(xiàn)實(shí)意義。青藏高原作為地球“第三極”，同時(shí)也是冰凍圈科學(xué)研究的典型區(qū)域，近幾十年來(lái)，該地區(qū)的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度顯著增加，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)可為探索該地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境間的相互作用提供支撐，對(duì)于促進(jìn)整個(gè)青藏高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展也具有重要的指導(dǎo)作用［25］。

基于此，本文通過(guò)對(duì)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)相關(guān)研究進(jìn)行梳理和分析，提出人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化的概念，然后歸納總結(jié)空間化方法，并以青藏高原地區(qū)為例重點(diǎn)分析凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用法、土地類(lèi)型變化法、全球干擾指數(shù)法和人類(lèi)足跡指數(shù)法等四類(lèi)應(yīng)用較為廣泛的方法，最后指出目前空間化研究中存在的問(wèn)題，并提出建議和展望。

1 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化

從人與自然的角度出發(fā)，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度是指一定面積的區(qū)域受人類(lèi)活動(dòng)影響而產(chǎn)生的擾動(dòng)程度［26］。自開(kāi)展人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度定量研究以來(lái)，諸多的非空間化方法被提出，如統(tǒng)計(jì)分析法［27-28］和指標(biāo)評(píng)價(jià)法［29-32］。但隨著空間分析技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)非空間化方法逐漸難以滿(mǎn)足各類(lèi)應(yīng)用的需求，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化研究開(kāi)始得到發(fā)展，各種直接或間接空間化的方法被提出并應(yīng)用（圖1）。

圖1 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化方法Fig.1 Spatialization methods of human activity intensity

2 間接空間化

地球系統(tǒng)受到人類(lèi)活動(dòng)干擾時(shí)會(huì)與自然狀態(tài)下存在差異，差異的大小能夠反映人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度。間接空間化首先構(gòu)建能夠衡量這種差異的指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算指標(biāo)的變化來(lái)定量評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，并制備人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)，主要方法包括：植被指數(shù)法、凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用法和全球干擾指數(shù)法。

2.1 植被指數(shù)法

歸一化植被指數(shù)（Normalized differential vegetation index，NDVI）是反映植被吸收光合有效輻射比例的指數(shù)，能夠很好的反映植被生長(zhǎng)狀況［33］。植被指數(shù)法［34-35］假定研究區(qū)內(nèi)植被的NDVI 只由氣候條件和人類(lèi)活動(dòng)共同決定，通過(guò)計(jì)算實(shí)測(cè)的NDVI值與基于氣象數(shù)據(jù)模擬的NDVI值之間的差來(lái)定量評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度。具體計(jì)算公式如下：

式中：σij為第j年度第i種植被類(lèi)型NDVImax實(shí)測(cè)值與模擬值之間的差；為第j年度第i種植被類(lèi)型NDVImax的實(shí)測(cè)值；為第j年度第i種植被類(lèi)型NDVImax基于氣候條件的模擬值；σij為正值時(shí)表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)植被生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，反之則為抑制作用。

植被指數(shù)法通過(guò)植被狀況來(lái)間接表征人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，方法較為簡(jiǎn)單，已在錫林郭勒草原［36］、三江源地區(qū)［37］和塔里木河流域［38］等諸多區(qū)域得到應(yīng)用。但該方法在應(yīng)用時(shí)要求研究區(qū)域內(nèi)的植被不受其他決定性因素的干擾，且只有當(dāng)NDVI 與降水等氣候因子之間存在很強(qiáng)的線性關(guān)系時(shí)評(píng)價(jià)結(jié)果才有意義，因而只適用于生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的非城市區(qū)域。

2.2 凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用法

凈初級(jí)生產(chǎn)力（Net Primary Production，NPP）代表植被通過(guò)光合作用在單位面積和時(shí)間內(nèi)所積累的有機(jī)物總量，是衡量生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)和服務(wù)功能不可或缺的指標(biāo)［39］。Vitousek 等［40-42］在此基礎(chǔ)上提出凈初級(jí)生產(chǎn)力的人類(lèi)占用（Human appropriation of Net Primary Production，HANPP）指標(biāo)，以此來(lái)衡量植被凈初級(jí)生產(chǎn)力受到的人類(lèi)活動(dòng)影響，單位為g C·m-2·a-1。HANPP 主要包括兩部分［43］：（1）土地覆被變化損失的凈初級(jí)生產(chǎn)力（如林地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地后每年損失的凈初級(jí)生產(chǎn)力）；（2）收獲的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力（如農(nóng)田中每年收獲的小麥所含的凈初級(jí)生產(chǎn)力）。計(jì)算公式如下：

式中：HANPP為人類(lèi)占用的凈初級(jí)生產(chǎn)力，NPPluc為土地覆被變化損失的凈初級(jí)生產(chǎn)力，NPPh為收獲的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力，NPP0為潛在的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力，NPPact為實(shí)際的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力。

采用此方法制備2000 年青藏高原人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)的過(guò)程如圖2 所示，圖2（d）中值越大表示人類(lèi)活動(dòng)越強(qiáng)，負(fù)值則表示人類(lèi)活動(dòng)影響為正。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：2000 年人類(lèi)活動(dòng)主要集中在青藏高原的東南部，中西部地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)較少。青藏高原地區(qū)整體人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較小，生態(tài)環(huán)境較為穩(wěn)定，是凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用法較為適用的區(qū)域。

圖2 采用HANPP方法制備的2000年青藏高原人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)Fig.2 The process of acquiring the spatial data of human activity intensity over the Qinghai-Tibet Plateau by the method of HANPP in 2000：the NPP0（a）；the NPPact（b）；the NPPh（c）；the HANPP（d）

凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用法評(píng)價(jià)結(jié)果較好，也能反映人類(lèi)活動(dòng)的積極影響，目前在不同尺度范圍都有應(yīng)用［44-46］。但本方法存在以下問(wèn)題：（1）計(jì)算收獲的植被凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPPh）需要結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的空間精細(xì)度不足；（2）由于受到降水、植物和土壤性質(zhì)等因素的影響，計(jì)算結(jié)果存在不確定性［47］，因而本方法在以行政單元為研究對(duì)象的區(qū)域較為適用。

2.3 全球干擾指數(shù)法

全球干擾指數(shù)（MODIS global disturbance index，MGDI）由Mildrexler 等［48］提出，該方法基于MODIS 陸地地表溫度（Land surface temperature，LST）和增強(qiáng)型植被指數(shù)（Enhanced vegetation index，EVI）數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算LST 和EVI比率的變化來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)受到干擾的程度。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)沒(méi)有受到干擾，MGDI 值會(huì)在常數(shù)1 附近輕微波動(dòng)，而當(dāng)干擾事件發(fā)生后，LST 與EVI的比率會(huì)顯著增大，導(dǎo)致MGDI 值大幅度偏離1。該方法有瞬時(shí)MGDI 與非瞬時(shí)MGDI 兩種計(jì)算方式，瞬時(shí)MGDI 適用于評(píng)價(jià)對(duì)溫度和植被有直接影響的干擾事件，如火災(zāi)；而非瞬時(shí)MGDI則適用于評(píng)價(jià)對(duì)溫度和植被的影響具有滯后性的事件，如過(guò)度放牧。兩種方法的計(jì)算公式如下：

①瞬時(shí)MGDI

式中：MGDIInst為瞬時(shí)的全球干擾指數(shù)；LSTmax為一年內(nèi)所有8天合成的LST 的年最大值；EVImaxpost為最大LST 出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)后的EVI 最大值；current year（y）為目標(biāo)檢測(cè)年份；multi-year mean（y-1）為目標(biāo)年份之前多年LSTmax/EVImaxpost的平均值。

②非瞬時(shí)MGDI

式中：MGDINon-inst為非瞬時(shí)的全球干擾指數(shù)；EVImax為一年內(nèi)所有16天合成的EVI的年最大值。

2004 年和2010 年青藏高原MGDI 如圖3 所示，圖中值小于1 的區(qū)域?yàn)槭艿饺祟?lèi)活動(dòng)干擾的區(qū)域，值越小表示干擾越強(qiáng)。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：2004—2010年間，人類(lèi)活動(dòng)主要集中在青藏高原的東南部，西北部人類(lèi)活動(dòng)較少，東北部祁連山范圍內(nèi)的人類(lèi)活動(dòng)干擾增加較為顯著。

圖3 采用非瞬時(shí)MGDI方法制備的青藏高原人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)：2004年非瞬時(shí)MGDI（a）；2010年非瞬時(shí)MGDI（b）Fig.3 The spatial data of human activity intensity on Qinghai-Tibet Plateau acquired by the method of MGDINon_inst：the MGDINon_inst data in 2004（a）；the MGDINon_inst data in 2010（b）

此方法耦合地表溫度和增強(qiáng)植被指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)干擾強(qiáng)度，方法簡(jiǎn)單且高效［49］。但由于只能評(píng)價(jià)對(duì)地表溫度和植被有直接影響的人類(lèi)活動(dòng)（如灌溉、森林砍伐、放牧等），但當(dāng)區(qū)域內(nèi)存在其他擾動(dòng)因素時(shí)（如干旱、野火等），此方法難以將人類(lèi)活動(dòng)的影響從中分離出來(lái)，因而此方法不太適用于青藏高原地區(qū)，而適用于大范圍的森林區(qū)域［50-51］。

3 直接空間化

3.1 土地類(lèi)型變化法

土地利用變化是人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的綜合反映，也是人類(lèi)活動(dòng)最為明顯的表現(xiàn)［52-53］。根據(jù)數(shù)據(jù)獲取方式的不同，土地利用數(shù)據(jù)可分為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)。其中，徐勇等［2］利用土地類(lèi)型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，提出陸地表層人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度（Human activity intensity of land surface，HAILS）的概念和方法。該方法利用基于建設(shè)用地的模型評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，然后將評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行空間化表達(dá)，目前已在黔南地區(qū)［54］和黃土高原［55］等不同空間尺度得到應(yīng)用。

相比于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，遙感解譯的土地利用數(shù)據(jù)無(wú)統(tǒng)計(jì)單元的限制，空間精細(xì)程度更高，應(yīng)用也更為廣泛。如陳浮等［56］利用遙感解譯數(shù)據(jù)，依據(jù)景觀組分及變化的特征計(jì)算人為影響指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度。榮益等［57］在此基礎(chǔ)上，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化的思路出發(fā)，將不同土地類(lèi)型賦予不同的人類(lèi)活動(dòng)影響強(qiáng)度系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，并以此分析了河北省黃驊市的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間變化情況。同樣基于遙感數(shù)據(jù)，陳愛(ài)蓮等［58］則引入生態(tài)干擾度的概念，通過(guò)將不同景觀賦予不同的生態(tài)干擾指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度。孫永光等［59］在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮人類(lèi)活動(dòng)的邊際衰減效應(yīng)以及疊加效應(yīng)，提出海岸帶人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度定量評(píng)價(jià)方法，并分析了廣西北海紅樹(shù)林海岸帶的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間分布特征。除生態(tài)景觀視角外，Li 等［60］依據(jù)不同土地利用類(lèi)型對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾程度，直接將不同土地利用類(lèi)型賦予不同影響分值來(lái)表征人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度的空間分布。

采用Li 等［60］的土地類(lèi)型變化方法制備的青藏高原1995 年和2010 年人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)如圖（4）所示，值域范圍為0～1，無(wú)量綱，值越大表示人類(lèi)活動(dòng)越強(qiáng)。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：1995—2010 年間人類(lèi)活動(dòng)主要集中在青藏高原東北部和拉薩城市周邊。當(dāng)使用的數(shù)據(jù)分辨率較高時(shí)，該方法還能刻畫(huà)出如青藏公路和鐵路沿線等線性區(qū)域的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間變化。

土地類(lèi)型變化法的各種評(píng)價(jià)方法較為簡(jiǎn)單［61-62］，普適性強(qiáng)，但由于評(píng)價(jià)因子單一，評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性還有待提高。此外，利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方法無(wú)法評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)部人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度的差異，利用遙感數(shù)據(jù)的方法則難以評(píng)價(jià)同一類(lèi)型土地內(nèi)部的強(qiáng)度差異，這也導(dǎo)致土地利用類(lèi)型變化法制備的數(shù)據(jù)在空間精細(xì)度方面存在不足。結(jié)合更高分辨率的遙感數(shù)據(jù)或許是該類(lèi)方法未來(lái)的發(fā)展方向，而當(dāng)前該類(lèi)方法適用于以行政單元為研究對(duì)象的區(qū)域。

3.2 綜合指標(biāo)法

綜合指標(biāo)法認(rèn)為人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度是自然環(huán)境條件與人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)綜合作用的結(jié)果，因此在數(shù)據(jù)制備時(shí)選擇經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和自然等多方面的指標(biāo)來(lái)定量評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度。如胡志斌等［63］選取道路、居民點(diǎn)和地形等因子來(lái)定量評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，首先將道路和居民點(diǎn)依據(jù)不同的等級(jí)進(jìn)行影響力賦值和空間插值，然后依據(jù)各因子的權(quán)重確定計(jì)算公式來(lái)計(jì)算人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度并完成數(shù)據(jù)的制備。鄭文武等［64］則選擇城鎮(zhèn)面積、耕地面積、交通活動(dòng)強(qiáng)度、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)產(chǎn)值和地形等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，首先模擬城鎮(zhèn)區(qū)域、耕地區(qū)域和交通線路區(qū)域的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，然后通過(guò)地形因子校正和疊加分析來(lái)制備人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)。

綜合指標(biāo)法選取多種指標(biāo)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，評(píng)價(jià)結(jié)果較好，是當(dāng)前制備青藏高原地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)的主要方法［65］。但由于該類(lèi)方法普遍需要結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，且制備的數(shù)據(jù)主要以縣為最小空間單元，空間精細(xì)度較差，因而只適用于以行政單元為研究對(duì)象的區(qū)域。

3.3 人類(lèi)足跡指數(shù)法

人類(lèi)足跡指數(shù)法（Human Footprint Index，HFI）由Sanderson 等［66］在2002 年提出，該方法選擇人口密度、土地利用轉(zhuǎn)變、通達(dá)性和電力基礎(chǔ)設(shè)施等四類(lèi)空間數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度。具體應(yīng)用時(shí)，Sanderson 等首先將各類(lèi)空間數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行緩沖區(qū)分析和影響力賦值，影響力分值范圍為0～10 分，分值越高代表人類(lèi)影響強(qiáng)度越大，然后將賦值后的圖層進(jìn)行疊加分析和分區(qū)歸一化處理，最終完成全球人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)的制備。

此方法一經(jīng)提出，便在全球不同尺度范圍得到廣泛應(yīng)用，但應(yīng)用時(shí)都在原方法的基礎(chǔ)上有所調(diào)整和優(yōu)化。如Venter 等［67］在制備1993 年和2009 年全球人類(lèi)足跡數(shù)據(jù)時(shí)，選擇使用對(duì)數(shù)公式和等分方法來(lái)分別計(jì)算人口密度和夜間燈光的影響力分值。Woolmer等［68］將阿卡迪亞道路和鐵路進(jìn)一步細(xì)化分級(jí)后再進(jìn)行影響力評(píng)價(jià)賦值，并將工礦、大壩和其他基礎(chǔ)設(shè)施的影響也計(jì)算在內(nèi)。除了賦值方法的優(yōu)化外，還有學(xué)者通過(guò)增加其他輔助圖層來(lái)提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，如Li 等［69］和Luo 等［70］在充分考慮該青藏高原地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，增加放牧密度影響圖層。Etter 等［71］通過(guò)增加代表人類(lèi)影響時(shí)間和生物物理脆弱性的圖層來(lái)制備哥倫比亞人類(lèi)足跡數(shù)據(jù)。Ayram 等［72］則在Etter 等［71］的基礎(chǔ)上，增加表示生境喪失和破碎化程度的圖層來(lái)制備墨西哥火山帶的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)。

表1 直接空間化代表方法Table 1 Main methods of preparing spatial data directly

表2 Sanderson等的人類(lèi)足跡指數(shù)方法中各圖層影響力賦值方法和數(shù)據(jù)來(lái)源Table 2 Assignment methods and datasets sources of Sanderson’s HFI

圖（5）是從Venter 等［70］的數(shù)據(jù)中提取的青藏高原1993 年和2009 年的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)，由于經(jīng)過(guò)歸一化處理，圖中值域范圍為0～1。數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：1993年和2009年人類(lèi)活動(dòng)主要集中在青藏高原的東部和南部部分區(qū)域，西北部基本無(wú)人類(lèi)活動(dòng)，人類(lèi)活動(dòng)增加的區(qū)域主要位于東南部。

人類(lèi)足跡指數(shù)方法選取與人類(lèi)活動(dòng)直接相關(guān)的空間數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)制備［73］，方法普適性強(qiáng)，制備的數(shù)據(jù)空間精細(xì)化程度也較高，適用于所有陸地區(qū)域［74-76］。但由于不同區(qū)域內(nèi)的地形地貌和人類(lèi)生產(chǎn)方式存在差別，此方法在不同區(qū)域應(yīng)用時(shí)都需要進(jìn)行一定的調(diào)整和優(yōu)化，優(yōu)化內(nèi)容主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）人口密度影響評(píng)價(jià)的閾值；（2）不同土地利用類(lèi)型的影響力；（3）道路和鐵路的分級(jí)；（4）增加輔助圖層。另外還需注意的是，該方法計(jì)算人類(lèi)活動(dòng)影響時(shí)只是將各圖層簡(jiǎn)單的空間疊加，未考慮不同活動(dòng)之間的相互影響，且所選擇的四類(lèi)數(shù)據(jù)也難以概括所有的人類(lèi)活動(dòng)，因而在某些區(qū)域可能低估了人類(lèi)活動(dòng)的影響。

表3 不同研究區(qū)內(nèi)人類(lèi)足跡數(shù)據(jù)指數(shù)方法對(duì)比Table 3 Comparison of HFI methods in different study area

圖5 采用人類(lèi)足跡指數(shù)方法制備的青藏高原人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)：1993年人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)（a）；2009年人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)（b）Fig.5 The spatial data of human activity intensity on Qinghai-Tibet Plateau acquired by the method of HFI：the spatial data of human activity intensity in 1993（a）；the spatial data of human activity intensity in 2009（b）

4 對(duì)比分析

對(duì)比人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化研究的各類(lèi)方法，從方法的難易程度來(lái)看，全球干擾指數(shù)法直接利用MODIS 產(chǎn)品數(shù)據(jù)，方法最為簡(jiǎn)單，土地類(lèi)型變化法次之，但全球干擾指數(shù)法只適用于森林地區(qū)且只能評(píng)價(jià)少數(shù)幾類(lèi)人類(lèi)活動(dòng)的影響，土地類(lèi)型變化法則在評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性方面存在明顯不足；從評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性來(lái)看，綜合指標(biāo)法最佳，凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用法和人類(lèi)足跡指數(shù)法次之，但綜合指標(biāo)法制備的數(shù)據(jù)在空間精細(xì)度方面存在明顯不足，凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用法和人類(lèi)足跡指數(shù)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果則都存在不確定性；從數(shù)據(jù)的空間精細(xì)程度來(lái)看，人類(lèi)足跡指數(shù)方法精細(xì)化程度最高，全球干擾指數(shù)法次之。

進(jìn)一步對(duì)比前文所展示的四類(lèi)空間數(shù)據(jù)，由于受到數(shù)據(jù)獲取的限制，雖然時(shí)間年份不一致，但基本都能反映青藏高原東南部的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度高于西北部。其中，人類(lèi)足跡指數(shù)方法制備的數(shù)據(jù)空間細(xì)節(jié)最為豐富，而除了凈初級(jí)生產(chǎn)力人類(lèi)占用方法外，其余三類(lèi)方法制備的空間數(shù)據(jù)結(jié)果都無(wú)量綱，且都是研究區(qū)域內(nèi)的相對(duì)活動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)法與其他區(qū)域的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度直接進(jìn)行比較。

綜合來(lái)看，各類(lèi)方法都各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中人類(lèi)足跡指數(shù)方法難易程度適中，適用范圍廣，空間精細(xì)程度高，雖然還存在一定的不足，但卻是當(dāng)前最適合青藏高原地區(qū)的研究方法。

表4 人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化方法總結(jié)Table 4 A summary of methods of preparing spatial data of human activity intensity

5 總結(jié)與展望

總的來(lái)說(shuō)，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化研究目前已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，各種研究方法方興未艾，從制備的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量來(lái)看，還處在探索發(fā)展階段，許多問(wèn)題亟待解決：

（1）強(qiáng)度評(píng)價(jià)存在不確定性。許多方法在評(píng)價(jià)人類(lèi)活動(dòng)時(shí)都是將各類(lèi)影響?yīng)毩⒃u(píng)價(jià)后再簡(jiǎn)單相加，沒(méi)有考慮各類(lèi)活動(dòng)之間存在相互的影響，使得評(píng)價(jià)結(jié)果存在不確定性。因此，探究和理解人類(lèi)活動(dòng)之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互影響對(duì)于促進(jìn)空間化研究的發(fā)展至關(guān)重要。

（2）缺乏可比性。不同研究方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)不同，導(dǎo)致結(jié)果數(shù)據(jù)往往無(wú)法直接相互比較，各方法制得的空間數(shù)據(jù)只能單獨(dú)使用，這在一定程度上也阻礙了空間化研究的發(fā)展。

（3）缺乏評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)還尚未形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使得空間化數(shù)據(jù)結(jié)果難以評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)，因此在未來(lái)有必要盡快建立一套完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

基于上述存在的問(wèn)題，為提高人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間化研究水平，制備更高質(zhì)量的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度空間數(shù)據(jù)，本文認(rèn)為可從以下幾個(gè)方面來(lái)提高：

（1）擴(kuò)展人類(lèi)活動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)源。利用網(wǎng)絡(luò)社交數(shù)據(jù)和志愿者地理信息系統(tǒng)等方式，擴(kuò)展人類(lèi)活動(dòng)空間數(shù)據(jù)的來(lái)源，提高數(shù)據(jù)覆蓋的廣度和精度，可為空間化研究提供新的思路與方法，如將土地利用數(shù)據(jù)與人口大數(shù)據(jù)信息（如年齡、性別、工作類(lèi)型等）相結(jié)合，基于人類(lèi)屬性信息來(lái)更精細(xì)化的描繪活動(dòng)的強(qiáng)度和范圍。

（2）增強(qiáng)數(shù)據(jù)的時(shí)效性。目前各方法制備的數(shù)據(jù)在時(shí)間上都存在滯后性，有的數(shù)據(jù)甚至滯后5 年以上，若想制備的數(shù)據(jù)在管理決策中發(fā)揮更大的作用，評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建時(shí)應(yīng)考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，盡可能選用具有最新數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)因子。

（3）提高數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率。當(dāng)前大多數(shù)方法制備的空間數(shù)據(jù)是以年或多年為單位，難以用來(lái)探究短時(shí)間內(nèi)（如季節(jié)性）的人類(lèi)活動(dòng)變化規(guī)律，使用更新速率較快的評(píng)價(jià)因子，提高數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率，或許可為人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度變化研究提供新的視角。

（4）開(kāi)展特定生態(tài)區(qū)域（如干旱區(qū)、半干旱區(qū)、高寒區(qū)和自然保護(hù)區(qū)等）內(nèi)的空間化研究。同一生態(tài)區(qū)內(nèi)的人類(lèi)活動(dòng)相似度高，便于對(duì)比評(píng)價(jià)，劃定不同的生態(tài)區(qū)域開(kāi)展研究將會(huì)是未來(lái)空間化研究發(fā)展的重要方向。

（5）發(fā)展具有預(yù)測(cè)功能的研究方法。當(dāng)前的空間化研究方法只能評(píng)價(jià)過(guò)去時(shí)間段內(nèi)的人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可為區(qū)域生態(tài)保護(hù)和規(guī)劃提供更明確的建議和指導(dǎo)，將極大提高空間化研究的實(shí)用價(jià)值。